Способ ковки бесприбыльных слитков Советский патент 1989 года по МПК B21J1/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к получению поковок из бесприбыльных слитков.

Цель изобретения - снижение себестоимости изготовления поковок за счет локализации в осевой зоне дефектного металла усадочной раковины при удалении последней.

На фиг. 1 показано положение слитка с усадочной раковиной, глубина которой меньше половины его высоты, перед осадкой; на фиг. 2 - положение слитка после осадки; на фиг. 3 - положение слитка с усадочной раковиной, глубина которой больше половины его высоты; на фиг. 4 - положение слитка после осадки; на фиг. 5 и 6 - слиток соответственно до и после прошивки; на фиг. 7 и 8 - слиток с закрытой

усадочной раковиной соответственно до и после вдавливания конуса.

Способ осушествляют следующим образом.

Нагретый бесприбыльный слиток 1 с головной 2 и донной 3 частями и с усадочной раковиной 4 (максимальный диаметр ймакс, высота h) устанавливают на осадочную плиту 5 с осевым отверстием бив полость усадочной раковины 4 подают охлаждающее рабочее тело, например воду (показано на фиг. 1 стрелкой А). Тем самым охлаждают усадочную раковину 4 на глубину б (0,15- 0,25) с(макс, где - максимальный диаметр усадочной раковины. При нагреве слитка в печи до 1200-1240°С в процессе выдачи ее из печи, транспортировки, установки на осадочные плиты 6 и 7 и охлаждении усадочной раковины 4 температура его

сл

ьо

снижается до 1000-1100°С. С тем, чтобы перепад температуры между охлажденной стенкой осадочной раковины и основным металлом слитка был в экспериментально установленных оптимальных пределах, обеспечивающих успешное осуществление процесса 200-400°С, усадочную раковину 4 охлаждают до температуры /„ 700-800°С. При неглубокой усадочной раковине 4 (,5//сл) осадку производят на величину

. (0,11где Ясл - высота слитка;

D - средний описанный диаметр слитка; й(макс - максимальный диаметр

ной раковины,

с одновременным выдавливанием дефектного металла, получая осаженный блок 8 высотой Я с хвостовиком 9 (фиг. 1 и 2).

При глубокой усадочной раковине 4 (,5Ясл) осадку производят на величину

Ясс,(0,11-0,15) - с послеа макс

ны, ЧТО создает предпосылки для получения поковок без дефектов усадочного происхождения.

При толидине охлажденной стенки усадоч- с ной раковины ,25rf.v.aKc и (или) при охлаждении ее до /л 700°С диаметр «жесткой рубашки становится большим, чем диаметр отверстия плиты, в результате чего дефектный металл не полностью удаляется в отверстие плиты, в поковке остаются де- фекты.

При толщине охлажденной стенки усадочной раковины , и (или) при охлаждении ее до „ 800°С диаметр «жесткой рубашки уменьшается настолько, что проис- усадоч- 15 ходит потеря устойчивости и перераспределение (смешение) осевых дефектов в тело слитка, что не обеспечивает их полное удаление.

При осадке слитка с высотой усадочной раковины ,5Ясл на величину

20

Яс

-011 -

Ймакс

усадочная раковина полностью не удаляется из тела слитка и в нем остаются дефекты, осадка на величину

ностью не удаляется из тела слитка и в нем остаются дефекты, осадка на величину

ток

ную часть 2 устанавливают плиту 11 и через канал 12, выполненный в плите 11, подают .хладоагент (показано стрелкой А) в усадочную раковину 4, охлаждая ее поверхность на глубину 6 (0,15-0,25) до 700 800°С. Для отвода нагретого хладо- агента (например, пара) предусмотрен канал 13 (фиг. 3). Производят осадку слитка на величину Ясс, получая осажденный блок 14 высотой Н 2 (фиг. 4). Затем плиту 11 снимают и на верхний торец осаженного блока 14 устанавливают прошивень 15, внедряют его в тело блока (на фиг. 5 не показано) и с применением надставки 16 удаляют прошивень 15 с усадочной раковиной в донную часть слитка (фиг. 6).

Расположение усадочной раковины 4 в обоих случаях: ,5 Ясл и ,5Ясл, может быть и сверху и снизу при осадке слитка с удалением дефектного металла.

дующей прошивкой (фиг. 3-6). При этом лдин из возможных вариантов осушествле- НИИ способа следуюший. Нагретый ели- 25 //ел,0,15 тз- нецелесообразна, так как 10 размешают на плите 7, на голов-

приводит к выдавливанию качественного

металла в хвостовик 9 (фиг. 2) и снижению выхода годного.

При оСадке слитка с высотой усадочной

30

раковины ,5Ясл на величину Нж

ni

;Ясл.1-0,15 jr- имеют место повышенД макс

ный ОТХОД металла 17 (фиг. 6). При

35Яос,Ясл.(1-0,)

имакс

возможна

потеря

устойчивости «жесткой рубашки охлажденной усадочной раковины и в результате рассредоточение дефектов усадочного происхождения в теле слитка, для удаления кото- 40 рых требуется применять прошивание большего диаметра, что приводит к повышенному расходу металла.

При ,8а,, и (или) ,8/г не обеспечивается равномерная толшина, что привоПри закрытой усадочной раковине 4 . Дит к дефектам в поковке после осадки.

(фиг. 7) перед ее охлаждением вдавлива ют в головную часть 2 слитка 1 конуса с углом при вершине а„, равным (0,8-1,0) угла конусности усадочной раковины а (фиг. 7) на глубину hb равную 0,8-1,0 глубины усадочной раковины h (фиг. 8).

Охлаждение внутренней поверхности усадочной раковины создает «жесткую рубашку, которая при осадке выдавливанием и прошивке ведет себя подобно инородному твердому телу в более мягкой среде. Благодаря этому перераспределения дефектов слитка не происходит, они локализуются в осевой зоне и полностью удаляются вместе с «жесткой рубашкой усадочной раковиПри ,0ау и(или) hb,Qh происходит увеличение размеров усадочной раковины после внедрения конуса и ее дефекты остаются в теле паковки после осадки.

Пример. Требуется изготовить поковку 5Q диска высотой 400 мм, диаметром 1070 мм (сталь ОХНЗМ) из бесприбыльного слитка массой 3,7 т с параметрами:

Диаметр головной части 720 мм Диаметр донной части620 мм

Высота слитка1360мм

55 Максимальный диаметр

усадочной раковины290 мм

Нагретый до ковочной температуры 1220°С слиток устанавливают на нижнюю

При осадке слитка с высотой усадочной раковины ,5Ясл на величину

20

Яс

-011 -

Ймакс

усадочная раковина полностью не удаляется из тела слитка и в нем остаются дефекты, осадка на величину

//ел,0,15 тз- нецелесообразна, так как

При оСадке слитка с высотой усадочной

30

раковины ,5Ясл на величину Нж

ni

;Ясл.1-0,15 jr- имеют место повышенД макс

ный ОТХОД металла 17 (фиг. 6). При

35Яос,Ясл.(1-0,)

имакс

возможна

потеря

устойчивости «жесткой рубашки охлажденной усадочной раковины и в результате рассредоточение дефектов усадочного происхождения в теле слитка, для удаления кото- 40 рых требуется применять прошивание большего диаметра, что приводит к повышенному расходу металла.

При ,8а,, и (или) ,8/г не обеспечивается равномерная толшина, что привоДит к дефектам в поковке после осадки.

При ,0ау и(или) hb,Qh происходит увеличение размеров усадочной раковины после внедрения конуса и ее дефекты остаются в теле паковки после осадки.

Пример. Требуется изготовить поковку диска высотой 400 мм, диаметром 1070 мм (сталь ОХНЗМ) из бесприбыльного слитка массой 3,7 т с параметрами:

Диаметр головной части 720 мм Диаметр донной части620 мм

Высота слитка1360мм

Максимальный диаметр

усадочной раковины290 мм

Нагретый до ковочной температуры 1220°С слиток устанавливают на нижнюю

плиту с осевым отверстием мм и охлаждают до 700-800°С в течение - 14 мин На донную часть слитка помещают верхнюю осадочную плиту и производят осадку до величины мм.

После осадки удаляют методом рубки хвостовик и поддон и производят окончательную осадку под плоскими плитами до ковочных размеров. Выход годного составляет 76%.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить один вынос, что способствует повышению производительности, снижению величины угара металла на 2,0%, а также сократить материальные затраты на изготовление дополнительной кузнечной оснастки.

Формула изобретения

1. Способ ковки бесприбыльных слитков, включающий нагрев слитка, его осадку и удаление осевой зоны с усадочной раковиной, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости изготовления поковок за счет локализации дефектного металла в

дочной раковины производят до 700-800°С при температуре слитка 1000-1100°С.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что осадку производят на величину Яос, определяемую соотнощением

.1 (0,11-0,15)

Р1

cLna

где Нел - высота слитка;

10 D -средний описанный диаметр слитка; ймакс - максимальный диаметр усадочной

раковины,

а удаление осевой зоны с усадочной раковиной производят выдавливанием одновре- 5 менно с осадкой.

4.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что осадку производят на величину ffoq, определяемую соотнощением

.п 1 -(0,11-0,15)- 1,

Дмакса удаление осевой зоны с усадочной раковиной производят прошивкой после осадки.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем.

20

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок из бесприбыльных слитков. Цель изобретения - снижение себестоимости изготовления поковок за счет локализации в осевой зоне дефектного металла усадочной раковины при удалении последней. Перед осадкой слитка охлаждают внутреннюю поверхность его усадочной раковины на глубину σ = (0,15...0,25)^.D_макс, где D_макс - максимальный диаметр усадочной раковины, до температуры T_N=700...800°С при температуре основной массы слитка 1000...1100°С. При глубине усадочной раковины H≤0,5H_сл, где H_сл - высота слитка, осадку производят на величину H_ос=H_сл(0,11...0,15)^.D²/D²_макс, где D - средний описанный диаметр слитка, одновременно с выдавливанием усадочной раковины. При глубине усадочной раковины H*98Н_сл производят сначала осадку на величину H_ос1 = H_сл[1-(0,11...0,15)^.D²/D²_макс], а затем прошивку. При закрытой усадочной раковине перед ее охлаждением производят вдавливание конуса с углом α_N=(0,8...1,0)Α_у где α_у - угол конусности усадочной раковины, на глубину H_в = (0,8...1,0)H. Способ позволяет локализовать дефекты в осевой зоне и полностью удалить их вместе с "жесткой рубашкой" усадочной раковины. 4 з.п.ф-лы. 8 ил.

осевой зоне при удалении, перед осадкой ох-25 ® полость усадочной раковины перед

лаждают внутреннюю поверхность усадочнойохлаждением ее внутренней поверхности

раковины на глубину 0,15-0,25 ее макси-вдавливают конус с углом при вершине,

мального диаметра.равным 0,8-1,0 угла конусности усадочной

А

Фи2.1

Фиг. 2

Фиг.З

15

Фиг. 5

ФигМ

Фи.6

Фиг.1

ФагВ